La caméra sans objectif voit les choses différemment

Patrick Gill est ravi de me montrer une petite image floue de la Joconde, imprimée en noir et blanc sur un morceau de papier. Ce n'est pas grand-chose à regarder, littéralement, mais c'est incontestablement elle, avec de longs cheveux noirs et ce sourire mystérieux.

Imaginez ceci : L'appareil photo sans objectif de Rambus utilise un réseau gravé en spirale pour capturer la lumière. Montré ici, à côté d'une pièce de monnaie pour la comparaison de taille, est un prototype d'une grille qui se trouve au sommet d'un capteur.

Plus intrigante que l'image basse résolution du chef-d'œuvre de da Vinci, cependant, est la façon dont l'image a été créée : avec un appareil photo sans objectif qui, à 200 micromètres de diamètre, est plus petit qu'une pointe de crayon.

Bien que les appareils photo numériques dotés d'objectifs puissent prendre de superbes photos, il est difficile d'intégrer des appareils photo dans des appareils plus petits. La miniaturisation des lentilles ne fonctionne que jusqu'à un certain point : plus elles sont petites, plus il est difficile de rendre leurs surfaces incurvées précises. Gill, chercheur scientifique principal à la société de licence technologique Rambus , pense qu'une façon de résoudre ce problème consiste à remplacer l'objectif incurvé de la caméra par un petit capteur qui utilise une forme en spirale pour cartographier la lumière et s'appuie sur un ordinateur pour déterminer à quoi devrait ressembler l'image résultante.

Finalement, il envisage que la minuscule caméra soit intégrée à toutes sortes de choses, des gadgets portables aux systèmes de sécurité en passant par les jouets, sans avoir à augmenter le coût ou l'encombrement d'une caméra avec un objectif. Notre objectif est d'ajouter des yeux à n'importe quel appareil numérique, aussi petit soit-il, dit-il.

Le but n'est pas de construire des caméras haute résolution comme vous le voudriez sur un smartphone, mais plutôt de construire le capteur optique le plus petit, le moins cher et le plus simple à fabriquer, capable de capturer suffisamment d'informations pour montrer ce qui se passe.

Gordon Wetzstein , chercheur au Camera Culture Group du MIT Media Lab, est optimiste quant à la technologie, même s'il dit qu'il n'est toujours pas clair dans quelle mesure cela fonctionnera. À part le fait que les pixels deviennent plus petits, nous n'avons pas vraiment vu beaucoup de progrès dans les capteurs de caméra depuis un certain temps, dit-il.

L'image du haut montre ce que le capteur capture. L'image du milieu est la reconstruction de l'ordinateur ; c'est plus flou que l'original (image du bas) mais toujours reconnaissable.

Gill me montre un prototype de capteur au bureau de Sunnyvale de Rambus qui a été gravé avec 28 types différents de structures diffractives - des spirales et d'autres formes comme une croix et un pentagone. Un petit segment de la puce contient une spirale qui a été utilisée pour capturer un certain nombre d'images, y compris la photo de Mona Lisa que Gill me montre ainsi que des représentations floues de John Lennon et Georges Seurat Baigneurs à Asnières .

Lorsque vous prenez une photo d'une peinture sur un mur avec un appareil photo numérique ordinaire, un objectif focalise chaque point de lumière qu'il capte sur un capteur, générant un fichier numérique qu'un ordinateur peut vous montrer sous forme d'image. L'approche de Rambus utilise plutôt un réseau gravé d'un motif en spirale à travers lequel la lumière peut entrer depuis n'importe quelle orientation. Le capteur situé sous la grille capture un fouillis de spirales qu'un humain ne verrait pas comme une image reconnaissable, mais le logiciel peut traduire en une seule.

Gill utilise l'image de Mona Lisa pour démontrer. Il me montre une image normale en noir et blanc de la peinture, une forme floue en noir et blanc indiquant le fouillis de spirales que le capteur capturerait pour que l'ordinateur l'interprète, et une image en noir et blanc floue mais toujours reconnaissable. de la peinture telle que reconstruite à partir de ces données par un logiciel.

Gill dit que les algorithmes de Rambus permettent aux utilisateurs de demander à l'ordinateur de produire des images à différentes résolutions ; le plus haut qu'il a fait jusqu'à présent avec des prototypes est de 128 par 128 pixels, ce qui, selon lui, représente les capacités des capteurs à plus haute résolution que Rambus fabriquerait s'il commercialisait la technologie.

Bien qu'il existe d'autres projets de caméras sans objectif, comme celui créé par Bell Labs (voir Bell Labs Invents Lensless Camera ), Gill pense que celui sur lequel Rambus travaille est moins complexe et peut être beaucoup plus petit. La technologie utilisée pour le fabriquer est similaire à la technologie CMOS utilisée pour construire des puces informatiques, elle pourrait donc être fabriquée dans un ensemble de puces tout en ajoutant quelques centimes au coût global de chaque puce.

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